一种风沙区防尘保墒耕整地复合作业机的研制

张金辉

（朝阳市农机技术推广站，辽宁 朝阳 122000）

风沙区旱作农田土壤瘠薄、风蚀严重，翻耕会使耕作层的上层土壤水分大量损失， 并带来保墒效果差、出苗不齐等问题[1]。 现有耕整地作业机具难以满足风沙区旱作农田区的作业要求[2]。 针对这些问题，在农机农艺融合基础上，开发出一种能够实现灭茬、深耕、深松、保墒及防尘作业功能的风沙区防尘保墒耕整地复合作业机， 为风沙区旱作农田耕作提供技术保障。

1 机具总体结构及工作原理

1.1 总体结构和主要技术参数

机具与拖拉机采用正配置，传动机构采用中间传动，主要由机架、传动机构、深松机构、苗带灭茬机构、苗带旋耕机构、镇压机构、液态地膜喷洒机构等组成，如图1 所示。苗带灭茬机构和苗带旋耕机构周边设有防尘装置，可防止机具作业时尘土飞扬。 该机一次作业能够完成深松、灭茬、旋耕、保墒、防尘等作业。

图1 机具总体结构示意图Figure 1 Schematic diagram of the overall structure of the machine

主要技术参数见表1。

表1 风沙区防尘保墒耕整地复合作业机主要技术参数Table 1 Main technical parameters of dust-proof and moisture-preserving soil preparation compound machine in windy desert area

1.2 工作原理

拖拉机与机具三点悬挂连接。 作业时，通过拖拉机牵引，依次进行深松作业、苗带局部灭茬作业、苗带局部旋耕作业、镇压作业及液态地膜喷洒作业。 由于苗带灭茬机构、苗带旋耕机构设有防尘装置，可有效防止机具作业时尘土飞扬，改善作业环境。 土壤整理后喷施液态地膜，既利于土壤保墒，又利于改良土壤。

2 主要零部件设计

2.1 深松机构设计

深松机构采用两组凿式深松铲结构， 对应设置在苗带位置，由深松铲柄、铲头等组成。深松铲柄呈“L”形结构，上部垂直部分为矩形截面结构，设有深松铲安装孔，用于安装固定深松铲，深松铲柄与机架采用螺柱连接。下部为向前探出的圆弧结构。垂直部分的圆弧部位用于安装铲头，铲头与铲柄采用固定螺丝连接。

2.2 苗带灭茬设计

苗带灭茬机构采用两组卧式灭茬机构，分别对应苗带位置，主要由灭茬刀轴、刀盘、灭茬刀等组成[3]。采用逆旋通轴式设计，能够将地面秸秆充分粉碎。 刀盘为圆环形，焊接在灭茬刀轴上。“L”形灭茬刀用螺丝安装在刀盘，采用螺旋线排列。 苗带灭茬机构采用正旋通轴式设计，结构强度高，有助于增加灭茬机使用寿命、降低生产成本。

2.3 旋耕机构设计

苗带旋耕机构采用两组卧式旋耕机构，分别对应苗带位置。 正旋通轴式设计，由旋耕刀轴、刀盘、旋耕刀等组成[4]。刀盘为圆环形，焊接在旋耕刀轴上。 旋耕刀按螺旋方式布置。 根据机具作业条件，旋耕刀选用凿形刀片，以增强入土作业性能。

2.4 防尘装置设计

防尘装置主要由苗带灭茬机构上护板、 苗带旋耕机构上护板、左护板、右护板及前挡板等组成，见图2。

图2 防尘装置结构示意图Figure 2 Structural diagram of dust-proof device

左护板、右护板连接在机架两侧，前挡板安装于苗带灭茬机构前端的机架上，两侧分别连接左、右护板。 苗带灭茬机构上护板置于苗带灭茬机构上方，两端分别连接于机架上，与前挡板、左护板、右护板、机架形成半封闭防尘空间。苗带旋耕机构上护板罩位于苗带旋耕机构上方，一端铰接于机架上，与左护板、右护板、机架形成半封闭防尘空间。 苗带灭茬机构上护板和苗带旋耕机构上护板均为弧形结构，分别与苗带灭茬刀盘弧度、苗带旋耕刀盘弧度相配合。

2.5 镇压机构设计

喷洒液态地膜前要求地面细碎、平整并压紧耕作层，因此，根据作业性质和作业条件，镇压机构的镇压器设计为两组圆筒形结构，分别对应苗带位置，并铰接安装在左护板、右护板及中间连接板上。 镇压器位于苗带旋耕机构上护板后下方，并与苗带旋耕机构共同形成半封闭防尘空间。

2.6 液态地膜喷洒机构设计

液态地膜喷洒机构主要由储液箱、压力泵、控制管路和多个喷头组成，储液箱安装在机架上方，其上连接控制管路，控制管路上连有压力泵。 喷头分别对应苗带位置，其高低位置可调，以提高液态地膜喷洒作业效果。 液态地膜由储液箱经压力泵加压后，通过控制管路送至各个喷头，最后喷施于耕整后的地表。

3 田间试验

3.1 试验条件

机具研制完成后，在辽宁省阜新市彰武县农牧交错风沙区进行田间生产性能试验。试验地块土质为风沙土，地势平坦，肥力均匀。 前茬作物为玉米，有少量玉米秸秆覆盖。作业时，机具由拖拉机牵引行走，配套动力25 kW，作业速度2 km/h。

3.2 试验结果

灭茬、 旋耕田间性能试验分别参照JB/T6678—2001《秸秆粉碎还田机》、GB/T 5668-2008《旋耕机》及液态地膜喷洒标准所规定的试验标准进行。灭茬试验主要测定秸秆粉碎合格率、灭茬深度、灭茬率、掩埋合格率等是否达到国家相关标准。旋耕试验主要测定旋耕深度、耕深稳定性、植被覆盖率及耕后地表平整度。液态地膜喷洒试验主要测定浆膜喷洒机喷洒浆膜的厚度、 均匀度。 试验结果表明：1） 灭茬粉碎合格率92.5%，灭茬深度8.5 cm，灭茬率85%，掩埋合格率93.5%，均符合设计标准要求（标准要求灭茬粉碎合格率≥90%、灭茬深度5～10 cm、灭茬率≥80%、掩埋合格率≥90%）。 2） 旋耕深度 13.9 cm、 土壤破碎率93%、耕后平整度2.65cm、植被覆盖率91%， 均符合设计标准要求 (标准要求旋耕深度8~16 cm、土壤破碎率≥60%、耕后平整度≤3 cm、植被覆盖率≥85%)，旋耕质量完全满足耕整土地的农艺要求。 3） 液态地膜喷洒均匀，厚度适中，具有较强的粘附能力以及防风固沙、保护作物幼苗的效果。